40. Что такое спекание и моллирование? Основные требования к спекаемым стёклам.

Моллирование (изготовление гнутого стекла) – метод формовки стекла толщиной от 2 до 25 мм, основанный на способности разогретого до пластичного состояния листа стекла приобретать конфигурацию опорной формы с заданными геометрическими параметрами. После формования изделие подвергается отжигу для снятия остаточных напряжений.

Качественно моллированые стекла отличаются хорошими оптическими и прочностными характеристиками. В совокупности моллирование стекла занимает 2 – 20 ч, на скорость моллирования влияют толщина сгибаемого стекла и сложность его изгиба, химический состав и, как следствие, вязкость стекол.

Процесс моллирования состоит из нескольких шагов. Сначала стекло подвергается предварительному нагреву и готовится форма, на которую положат плоское стекло. Затем, чтобы из плоского стекла получилось гнутое стекло, при специальных термических условиях происходит моллирование, то есть под собственным весом стекло прогибается и принимает заданную геометрическую форму. Для осуществления данной стадии моллирования, согласно технологии, гнутое стекло выдерживают в печи при температурах 600 – 700 ºС. Следующий шаг в моллировании стекла – это охлаждение гнутого стекла. В результате гнутое стекло приобретает прочность.

Спекание или фьюзинг – технология спекания стекла в печи, которая является одной из альтернатив витража. Отличает же от витража эту технологию то, что между стеклами отсутствуют металлические соединения. При температуре 800 °C стекло вплавляется друг в друга и становится однородным.

Требования к стеклу:

-Разность коэффициентов термического расширения соединяемых материалов не должна превышать 15 %;

-Температурный режим спекания не должен попадать в область кристаллизации спекаемых стекол:

-Длина стекла и температуры стеклования и размягчения должны быть близки.

41. Что такое отжиг стекла? Основные этапы отжига.

Отжиг — это процесс медленного охлаждения стекла, нужный для снятия внутренних напряжений в стекле после его создания. Процесс может осуществляться в печи с контролируемой температурой.

Отжигом стекла называется термическая обработка, при которой внутренние остаточные напряжения удаляются или уменьшаются до допустимых пределов, зависящих от назначения изделий и условий их работы.

Процесс отжига включает следующие стадии: 1) нагрев (или охлаждение) изделия до температуры отжига; 2) выдержка при температуре отжига до практически полного удале­ния напряжений; 3) ответственное охлаждение — медленное охлаждение до низшей температуры от­жига, предохраняющее стекло от возникновения остаточных напряжений, превышающих допусти­мые; 4) быстрое охлаждение изделия до комнатной температуры.

Режим отжига стеклоизделий определяется свойствами стекла, формой и размерами изделий, технологией их изготовления, конструк­тивными особенностями печи отжига. Параметры отдельных этапов отжига (температуры, продолжительности, скорости нагрева) выбира­ют исходя из допустимого для каждого конкретного изделия напряже­ния на основе законов возникновения, распределения и релаксации напряжений.

Нагрев стекла до температуры отжига (I этап отжига) проводится с максимальной скоростью, ограниченной возможностью разрушения изделия. Возникающие при быстром нагреве временные термоупругие напряжения накладываются на остаточные напряжения, образовав­шиеся в изделии при его формовании, и могут превысить предел проч­ности стекла. Разрушающие напряжения без учета их знака условно принимают равными 70 МПа.

Выдержка при температуре отжига (II этап) приводит к вырав­ниванию температур в изделии и релаксации имеющихся в нем оста­точных напряжений. Температуру выдержки в зоне отжига Т_от выби­рают таким образом, чтобы предотвратить деформацию изделий (ни­же Т_в), но обеспечить достаточно высокую скорость релаксации на­пряжений (выше Т_н). Обычно время релаксации напряжений при тем­пературе отжига — от 3 до 20 мин, т. е. Т_от близка к Тв.

Ответственное (медленное) охлаждение (III этап отжига) являет­ся важнейшей его стадией, поскольку именно на ней в изделии могут вновь образоваться постоянные напряжения.

Допустимые остаточные напряжения в изделиях различного типа по ГОСТам и ТУ соответствуют разности хода лучей А, нм/см: опти­ческие стекла 2—50; полированное стекло, полученное методом пла­вающей ленты, 25—30; листовое стекло, полученное методом непре­рывного проката, 20—60; листовое стекло ВВ 20—95; стеклянная та­ра 50—400; закаленное листовое стекло 1350—2400.

Быстрое охлаждение стекол ниже Т_н (IV этап отжига) проводится со скоростью, лимитируемой только возникающими временными тер­моупругими напряжениями, т. е. термостойкостью изделия. На этой стадии — от Г_н до комнатной температуры — вероятность релаксации термоупругих напряжений и появления остаточных напряжений пре­небрежимо мала.

Следует отметить, что в промышленных условиях температура в отжигательных печах изменяется настолько плавно, что четкое разгра­ничение этапов отжига отсутствует.

Закалкой называется процесс создания в стекле значительных по­стоянных внутренних напряжений путем быстрого охлаждения стекла от температуры, лежащей выше температуры стеклования. Образую­щиеся при такой обработке напряжения сжатия в поверхностном слое стекла существенно повышают его механическую прочность и термо­стойкость.

Прочность закаленного стекла в 4—6 раз превышает прочность отожженного. Основной при­чиной этого является создание в поверхностных слоях стекла напря­жений сжатия.

Характер влияния толщины стекла на его прочность зависит от степе­ни закалки. Прочность стекол, закаленных на воздухе, определяется главным образом остаточными напряжениями и поэтому растет с увели­чением толщины стекла (как и напряжения). Прочность интенсивно за­каленных стекол, как правило, падает с увеличением толщины, несмотря на рост напряжений сжатия. Это, с одной стороны, связано с более силь­ным снижением Ro толстых стекол, а с другой — с ростом глубины обра­зующихся трещин (опасности дефектов) при увеличении толщины и ин­тенсивности охлаждения стекла.